白色腐朽菌によるリグニン分解機構の解明 -電子スピン共鳴法による研究-

• Project/Area Number: 04J00404
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 林産科学・木質工学
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大橋 康典 京都大学, 生物圏研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 白色腐朽菌 / Ceriporiopsis subvermispora / リグニン / ペルオキシルラジカル / アルコキシルラジカル / カーボンセンターラジカル / ペルオキシラジカル

Research Abstract

C.subvermisporaによる選択的リグニン分解には有機ヒドロペルオキシドを介するラジカル反応が関与しているが、その過程で生成するペルオキシルラジカル(PR)、アルコキシルラジカル(AR)、カーボンセンターラジカル(CR)の何れが分解に関与しているのかは明らかでない。昨年度までの研究により、CR、ARはLMC分解能を有する一方、PRはLMCを分解できないことが明らかになった。そこで、各種ラジカルとLMCとの反応に関するさらなる知見を得るために、少量の溶液で高速フローESR測定をおこなうことのできるdielectric mixing resonator (Bruker, ER4117D-MVT)を用いて、ラジカルとの反応直後に生成するLMC由来ラジカルを直接測定することを試みた。本実験では、LMCがどのようなラジカル種によって分解されうるのか、また、ラジカル種によるLMC攻撃部位が何処なのかを直接かつ同時に明らかにすることができる。
本実験では、以下に示す反応でラジカルを発生させ、それぞれのLMCとの反応性を調べた。また、LMCとしては水溶性に優れ、安価で大量使用の出来るベラトリルアルコール(VA)を用いた。
Ti^<3+>+HO-OH→Ti^<4+>+HO^・+OH^-
Ti^<3+>+t-BuO-OH→Ti^<4+>+t+BuO^・+OH^-
Ce^<4+>+HOO-H→Ce^<3+>+HOO^・+H^+
Ce^<4+>+t-BuOO-H→Ce^<3+>+t-BuOO^・+H^+
HO^・とVAとの反応で生成したラジカルのESRスペクトルは、Ce^<4+>による一電子引き抜きで生成したVA、^<・+>のものとは明らかに異なっていた。このラジカルは、VAのパラ位にHO^・が付加して生成したラジカルであると推測される。一方、t-BuOO^・およびHOO^・とVAとの反応は観察されなかった。t-BuO^・はVAと反応していることが推測されたが、生成するVA由来ラジカルを直接測定することはできなかった。本実験の結果は、ARはLMCと反応するがPRは反応しないという昨年までに得られた実験結果と矛盾しない。今後はVAよりも複雑なLMCを用いて同様の実験をおこない、ラジカル反応によるLMC分解の機構をESR測定によって明らかにしていきたいと考えている。

Research Products

• [Journal Article] Redox silencing of the Fenton reaction system by an alkylitaconic acid, ceriporic acid B produced by a selective lignin-degrading fungus, Ceriporiopsis subvermispora. (2007)
  • Author(s): Yasunori Ohashi
  • Journal Title: Organic ＆ Biomolecular Chemistry 5(5) Pages: 840-847
• [Journal Article] Free radical-mediated Lignin Biodegradation by Selective White Rot Fungi and Its Potential Use in Wood Biomass Conversion. (2007)
  • Author(s): Takashi Watanabe
  • Journal Title: ACS Symposium Series 954 Pages: 409-421
• [Journal Article] Pulp bleaching by hydrogen peroxide activated with copper 2,2'-dipyridylamine and 4-aminopyridine complexes (2005)
  • Author(s): Noor Rahmawati
  • Journal Title: Chemical Engineering Journal 112(1-3) Pages: 167-171
• [Journal Article] Ceriporic acid B, an extracellular metabolite of Ceriporiopsis subvermispora suppressed depolymerization of cellulose by the Fenton reaction (2005)
  • Author(s): Noor Rahmawati
  • Journal Title: Biomacromolecules 6(5) Pages: 2851-2856
• [Journal Article] Control of the Fenton reaction by ceriporic acid B, an extracellular metabolite of Ceriporiopsis subvermispora : possible roles in selective white rot (2005)
  • Author(s): Yasunori Ohashi
  • Journal Title: Proceedings of the 6th International Wood Science Symposium Pages: 72-72
• [Journal Article] Structure-function relationship between ceriporic acid B and its analogues on inhibitory effects of Fe^<3+> reduction and hydroxyl radical production on the Fenton reaction (2005)
  • Author(s): Yasunori Ohashi
  • Journal Title: IAWPS2005, International Symposium on Wood Science and Technologies Vol.II Pages: 393-394
• [Journal Article] Functional studies of lipid-related extracellular metabolites produced by a selective white rot fungus, Ceriporiopsis subvermispora (2005)
  • Author(s): Takashi Watanabe
  • Journal Title: IAWPS2005, International Symposium on Wood Science and Technologies Vol.I Pages: 298-299
• [Journal Article] 白色腐朽菌Ceriporiopsis subvermisporaの産生するジカルボン酸ceriporic acid Bアナログの合成と機能解析 (2004)
  • Author(s): 菅 祥彦
  • Journal Title: 平成16年度日本生物工学会大会講演要旨集 Pages: 251-251
• [Journal Article] Physicochemical properties of ceriporic acid B, an extracellular metabolite of Ceriporiopsis subvermispora. (2004)
  • Author(s): Y.Ohashi
  • Journal Title: Abstracts of The 9th International Conference on Biotechnology in the Pulp and Paper Industry Pages: 140-141
• [Journal Article] A selective white rot fungus, Ceriporiopsis subvermisporaproduces extracellular metabolites that suppress cellulose degradation by the Fenton reaction (2004)
  • Author(s): T.Watanabe
  • Journal Title: Abstracts of The 9th International Conference on Biotechnology in the Pulp and Paper Industry Pages: 85-86
• [Journal Article] リピッドペルオキシデーションにおけるリグニン分解のラジカル反応化学的考察 -カーボンセンターラジカルについて (2004)
  • Author(s): 大橋 康典
  • Journal Title: 第49回リグニン討論会講演集 Pages: 105-108
• [Journal Article] 白色腐朽菌Ceriporiopsis subvermisporaの産生するジカルボン酸ceriporic acid Bアナログの合成と機能解析 (2004)
  • Author(s): 菅 祥彦
  • Journal Title: 第49回リグニン討論会講演集 Pages: 155-158
• [Book] Lignin-degrading fungi as a biotechnological tool for biomass conversion in "Sustainable Development and Utilization of Tropical Forest Resources", pp. 167-173. (2006)
  • Author(s): Takashi Watanabe, (ed.by Yuji Imamura et al.)
  • Total Pages: 208
  • Publisher: Universe Printing, Kyoto, Japan
• [Book] "Control of the generation of active oxygen species for selective lignin biodegrad ation by Ceriporiopsis subvermispora" in "Biotechnology of Li gnocellulose Degradation and biomass Utilization", pp.697-704(ed. by Y.Ohmiya et al.) (2004)
  • Author(s): T.Watanabe
  • Total Pages: 959
  • Publisher: Uni Publishers, Tokyo